Informatik TKE17

- Freeware: (Gratis und zeitlich nicht begrenzt, darf kopiert und weitergegeben werden)

- Open Source: (Quellcode ist offen, das heisst, Software darf verändert und weitergegeben werden)

- Shareware: (Gratis, aber zeitlich begrenzt, wird zur Evaluation als Testversion verwendet)

- Kommerzielle Software: (darf gegen Bezahlung kommerziell genutzt werden)

- Betaversion: (Vorabversion vom Softwarehersteller, Lizenz erlischt meist bei Markteinführung)

- Home-& Student: (darf gegen Bezahlung, aber nicht kommerziell, benutzt werden (Schulung oder Heimbedarf)

Zwei oder mehrere Geräte sind miteinander verbunden, um miteinander zu kommunizieren oder gemeinsame Ressourcen zu nutzen.

Sinn und Zweck:
- Funktionsverbund: Zugriffsteuerung, Hardware gemeinsam nutzen
- Datenverbund: Daten auf Fileserver, für alle mit Berechtigung Zugriff
- Leistungsverbund: arbeitsintensive Berechnungen werden auf verschiedene Rechner verteilt
- Verfügbarkeitsverbund: bei Ausfall eines Rechners übernehmen andere Geräte die Aufgaben (Vermaschung von Netzwerken)
- Lastverbund: bei Überlast wird ein zusätzlicher Computer zugeschaltet, welcher Ressourcen zur Verfügung stellt
- Speicherverbund: Rechner werden eingebunden, welche nur Speicherplatz zur Verfügung stellen
- Kommunikationsverbund: das Netz überträgt den gesamten Mail und Internetverkehr

- PAN (Personal Area Network) Vernetzung im Nahbereich (ca. 2 –5 m)
- LAN (Local Area Network) räumlich begrenztes Gebiet (bis 100 m)
- WLAN (Wireless Area Network) (bis ca. 50 m)
- MAN (Metropolitan Area Network) innerhalb einer Stadt (bis 100 km)
- WAN (Wide Area Network) innerhalb eines Landes oder über mehrere Länder (einige 1000 km)
- GAN (Global Area Network) Zusammenfassung von versch. LAN's, MAN's, WANs (weltumspannendes Netz)

OSI = (Open System Interconnetion)

Zweck des OSI-Modells ist, Kommunikation über unterschiedlichste technische Systeme hinweg zu ermöglichen und die Weiterentwicklung zu begünstigen

7. Anwendungsschicht (Application): Der Benutzer erstellt die Daten
6. Darstellungsschicht (Presentation): Überprüfung der Daten auf Korrektheit, ev. komprimieren und verschlüsseln
5. Sitzungsschicht (Session): Koordination der Daten undProtokolle z.B. POP
4. Transportschicht(Transport): Segmentierung der Daten,anpassen der Übertragungsgeschwindigkeit
3. Vermittlerschicht (Network): Adressierung und Aufteilung in DatenpaketeWegsteuerung und Routing
2. Sicherungsschicht (Data Link): Überprüfung der Fehlerfreiheit der übertragenen Datenblöcke
1. Bitdübertragung (Physical): Übermittlung durch Hardware, Kabel usw.

- Client-Server
- Peer to Peer (P2P)
- Verteilte Netzwerke (Cloud Computing)

Zwei oder mehrere Rechner greifen direkt aufeinander zu, ohne dass dabei die Verbindung über einen zentralen Server läuft. (ca. 5-7 Geräte)

Beispiel: Filesharing-Programme für Musik-und Videodownloads

Jeder Client ist auch "Server"

IT-Infrastrukturen oder Software dynamisch zur Verfügung stellen. Einzelne Daten, Applikationen oder ganze Netzwerke werden nicht mehr lokal gehalten, sondern in einer "Wolke" ausgelagert. 
Beispiel: Office Online und OneDrive von Microsoft.

Typen:

- IaaS (Infrastructure as a Service): Rechenzentrum wird gemietet, Skalierung jederzeit möglich

- PaaS (Plattform as a Service): Hardware und Betriebssystem werden gemietet um z.B. neue Software auf der gleichen Umgebung wie im Betrieb zu testen (Sandbox)

- Saas (Software as a Services): Software wird nach Bedarf gemietet, dargestellt oft in einem Webbrowser (Office 365) (Dropbox)

- Kabel
- Anschlussstecker
- Anschlussdose
- Patchpanel (Für übersichtliche und flexible Gebäudeverkabelung)

Zur Verbindung von Computern braucht es Netzwerkkomponenten.

Passiv: Als passiv wird das Material bezeichnet, das ohne jegliche Stromversorgung auskommt!

- Repeater (Zur Überwindung grösserer Distanzen)
- Hub (Verteilt Netzwerkantwort an alle angeschlossenen Stationen)
- Switch (Merkt, an welche Adresse ein Paket gesendet werden soll)
- Router (Verbindet Netzwerke mit dem Internet)
- Firewall (Kontrolliert ein-und ausgehenden Netzwerkverkehr)
- Proxy (Zwischenspeicher für Webseiten –kürzere Ladezeiten)
- Gateway (verbindet Netzwerke mit unterschiedlichen Protokollen, bsp. E-Mails in SMS oder umgekehrt konvertieren)

Aktiv: Alle Geräte, die aktiv Signale verarbeiten bzw. verstärken können. Sie benötigen dazu eine Stromversorgung!

IP-Adresse

- Fixe IP: Ein Netzwerkgerät hat immer die gleiche Nummer (wird vom Administrator zugeteilt, z.B. alle Drucker)

- Dynamische IP: Will sich ein Gerät mit eiem Netzwerk verbinden, wird diesem Gerät eine IP-Adresse zugewiesen. Diese IP-Adresse kann zu einem späteren Zeitpunkt einem anderen Gerät zugewiesen werden.
Wird vom DHCP-Server, (Dynamic Host Configuration Protocol), zugeteilt

- Öffentliche IP (absolut einmalig weltweit wie eine Telefonnummer)

- Private IP (kommt in jedem LAN vor wie eine interne Telefonnummer, darf aber das LAN nicht verlassen) Anzahl IP Adressierungen anhand der Möglichkeiten

Antwort folgt!

Kabel:
- häufig das Twistet-Pair-Kabel, günstig in der Herstellung 
- sehr leistungsfähig das Glasfaserkabel (Fiber to the Home FTTH)

Funk: (Daten werden mithilfe elektromagnetischer Wellen übertragen, deren Reichweite begrenzt ist.)
- In PAN-Netzwerken = Bluetooth (Headset, Lautsprecher mit MP3 Player,..)
- In LAN-Netzwerken = WLAN über Funkwellen (nennt man auch WiFi Wireless Fidelity)

Mobilfunknetze Übertragungstechniken: (Übertragung von Signalen im Mobildunfunk)
- GSM (Global System for Mobile Communications) –2G
- GPRS (General Packet Radio Services)
- UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) –3G
- LTE (Long Term Evolution, basierend auf 4G)

- Ringtopologie
- Bustopologie
- Sterntopologie
- Baumtopologie

Alle Arbeitsstationen sind gleichberechtigt, das Netzwerk besteht aus keinem zentralen Knoten!

Vorteil:
- Keine Datenkollision
- Alle Rechner haben gleiche Zugriffsmöglichkeiten

Nachteil:
- Hoher Verkabelungsaufwand
- Bei Kabelbruch keine Kommunikation möglich
- Ringlänge beschränkt

Alle Stationen greifen auf einen zentralen Bus zu, kein zentraler Knoten.

Vorteil:
- Keine aktiven Netzwerkgeräte notwendig

Nachteil:
- Busleitung Unterbruch = keine Kommunikation mehr möglich Abhilfe: Busleitung redundant ausgelegt

War in der Vergangenheit die Standardtopologie!

Die Stertopologie besteht aus einem oder mehreren Knoten (meistens ein Switch).

Vorteil:
- Bei Ausfall einer Arbeitsstation keine Auswirkung auf andere Clients
- Einfache Erweiterbarkeit

Nachteil:
- Knotenausfall legt Netzwerk lahm
- Hoher Verkabelungsaufwand

Wird am meisten verwendet!

Wenn mehrere Sterntopologien aneinandergehängt werden, spricht man auch von einer Baumtopologie

Vorteil:
- Bei Ausfall einer Arbeitsstation keine Auswirkung auf andere Clients
- Einfache Erweiterbarkeit

Nachteil:
- Knotenausfall legt Netzwerk lahm
- Hoher Verkabelungsaufwand

Eselsbrücke Reihenfolge aus dem Netzwerk ins Internet - SFR (Schweizer Franken) steht für:
zuerst Switch, dann Firewall, dann Router!

TCP/IP

IP (Internet Protocol):
Teilt die Daten werden in einzelne Datenpakete geteilt. Jedes Datenpaket erhält in einem Kopfbereich die Informationen, wohin das Paket gesendet werden soll und von wem es gesendet wird.

TCP (Transmission Control Protokol):
Kontrolliert am Bestimmungsort, ob alle Pakete korrekt übermittelt wurden, und setzt die einzelnen Pakete wieder zusammen.

Geräte werden immer Leistungsfähiger und können innerhalb von Millisekunden immer mehr Berechnungen ausführen. Aufgabenspektrum dehnt sich immer weiter aus. Multimediale Alleskönner (Smartphone). Neben Prozessorgeschwindigkeit vergrössern sich auch die Übertragungsgeschwindigkeiten in Netzwerken.

Elektronische Bauteile werden immer kleiner. Meistens senkt sich auch der Energieverbrauch, weniger Hitze wird entwickelt, somit kleinere oder keine Kühlgeräte. Geräte werden dadurch auch immer ortsunabhängiger.

zbsp. Hörgeräte, IPods,..

Durch Miniaturisierung werden elektronische Geräte immer portabler. Immer auf sich getragen werden und von überall verwendet werden.

Aktuell ist ein Trend zu Wearable Devices (wear to wear, zbsp. Brille, Schrittzähler,..) zu beobachten, also zu elektronischen Hilfsmitteln in Kleidern, Uhren, Brillen,.. die auf das Internet zugreifen können. Stetige Verbindung mit dem Internet.

Cloud - Alle Daten immer und überall verfügbar (Replay TV)
- IaaS (Infrastructure as a Service) Rechenzentrum gemietet
- PaaS (Plattform as a Service) Hardware und Betriebssystem werden gemietet (Sandbox)
- Saas (Software as a Services) Software wird nach Bedarf gemietet, dargestellt oft in einem Webbrowser (Office 365)

- Wissen
- Informationen
- Daten

Daten repräsentieren Informationen!
Durch Interpretation von Informationen entsteht Wissen!

Der Computer kennt nur die Zahl 1 und 0. (Schalter ein/aus)
Zahlen können aus dem uns bekannten Dezimal- in das Binärsystem umbewandelt und wieder zurückgerechnet werden.

Durch Schwingungen entsteht Ton. Mithilfe von Sampling werden die Schwingungen digitalisiert. In gewissen Zeitabständen wird das Audiosignal abgetastet.

- Hostarchitektur
- Client-Serer-Architektur
- Mehrschichtenarchitektur (Three Tier Architecture, Multi Tier Architecture)

Nennt man auch Thin-Client-Lösungen)
Alle Applikationen befinden sich auf dem Hostrechner und werden dort betrieben.
Die Bildschirme (Arbeitsplätze, Terminals) stellen die Informationen vom Host dar, verfügen selber aber über keine Rechenlogik, sondern wird nur zur Informationsdarstellung verwendet.

+ Software zentral verwalten
+ "Arbeitsplätze" Terminals günstig, da keine grosse Rechenleistung erforderlich

- Host erfordert hohe Rechenleistung
- Wenn Host ausfällt, kein Arbeiten möglich

Rechenarbeit auf dem Client selber. Software wird auf dem Client programmiert.
Daten werden auf dem Server zentral gespeichert (Mails, Kalender,.)

+ Lokal kann auch ohne Server am Client gearbeitet werden
+ Zentrale Datenhaltung

- Softwareunterhalt aufwändiger
- Konsequente Datenspeicherung auf Server, da sonst Backup unvollständig ist

Auf dem Applikationsserver wird die Anwendung gestartet. Der Applikationsserver ist mit dem Datenbankserver für Datenzugriff verknüpft.
Client kommuniziert meist über Webbrowser mit den Servern. (Firefox, Internet Explorer, Handy,..)

zbsp. SBB App

+ Softwaren können getrennt verwaltet und gewartet werden
+ Keine Software-Installation auf Client nötig

- Sicherheit, da oft von auswärts auch über Webbrowser auf Daten zugegriffen werden kann

- Grossrechner, Host, Mainframes (hohe Leistungsmerkmale)

- Server (Meistens nur einen Einsatzzweck, zbsp. Mailserver - Aufgabe E-Mails empfangen und versenden, mehrere zusammengeschaltete Server nennt man Serverfarmen.

- Personal Computer, Desktop (Arbeitsplatzrechner)

- Laptop, Notebook, Ultrabook (Mobile Rechner)

- Tablet (Berührungsempfindlicher Bildschirm, Multimedia-Konsum ausgerichtetes Betriebssystem)

- Smartphone (Mobiltelefon mit grosser Rechnerfunktionalität)

EVA-Prinzip

Eingabe: Tastatur, Maus, Scanner,..
Verarbeitung: Hauptprozessor CPU
Ausgabe: Bildschirm, Drucker, Lautsprecher

Rechneraufbau Von-Neumann-Architektur

Sie werden durch Kanäle, sogenannte Busse miteinander Verbunden. Der Bus zwischen Speicher und CPU wird Front Side Bus genannt, er ist sehr leistungsfähig, da er die Hauptlast der Transporte zu tragen hat.

Front-Side-Bus: Schnelle Verbindung - Prozessor, RAM, Grafikkarte,..

Systembus: Langsame Verbindung - Maus Tastatur, HDD, CD-Laufwerk,..

RAM (Random Access Memory):
Haupt- oder Arbeitsspeicher (flüchtig), hat die Aufgabe, Programme und Daten aufzunehmen und vorläufig abzuspeichern. Kurzzeitgedächnis, wird als Speicher beim Gebrauch verwendet, beim Ausschalten wir dieser Speicher geleert. (Wenn der RAM-Speicher zu klein ist, wird auf die HDD ausgelagert - verlangsamt.)

ROM (Read Only Memory)
Ist ein Festspeicher (nicht flüchtlig), für Daten die ständig verfügbar sein sollen, auch ohne Strom. Im normalen Betrieb wird nichts auf diesen Speicher geschrieben. IM ROM befindet sich das BIOS (Basic Input Output System).
Aufgaben vom BIOS ist, die Hardware testen und initialisieren - Laufwerke, Bildschirme,.. werden geprüft und initialisiert
 

HDD (Harddisk):
Mehrere Magnetplatten sind übereinander angeordnet, diese sind logisch in Sektoren, Spuren und Zylinder aufgeteilt.
Daten bleiben auch nach dem Ausschalten gespeichert. Merkmal - Langzeitgedächnis.

SSD (Solid State Disc):
Ist leiser, weil es keine beweglichen Teile hat, dadurch auch stabiler.
Basiert auf der Halbleitertechnologie, ist sehr schnell und stromsparend.